直接空冷系统换热分析及背压控制策略优化

发布时间：2020-06-19 07:56

【摘要】：在直接空冷机组汽轮机冷端,冷空气通过轴流风机送至空冷岛底部,与翅片管中较高温度的汽轮机排汽进行热量交换,最终冷凝为水。与其他冷却方式相比,直接空冷系统以空气为冷却介质,可节约80%以上用水量,且占地面积小,广泛应用于我国许多“富煤少水”地区。直接空冷系统中,背压,即汽轮机出口的排汽压力,是直接空冷系统中的重要监测和控制量之一,其控制质量直接关系到整个机组的安全和经济运行。然而,由于直接空冷系统长期直接裸露在自然环境中,除机组运行工况外,其换热过程还会受到众多环境因素影响,换热性能的好坏直接关系到空冷背压的变化。常用的背压控制方法是传统PID或串级PID。但两种方法对被控模型的依赖性很大,当系统工况改变或当其他因素改变造成系统不稳定时,无法根据变化自动在线调整参数,控制效果一般。本文以山西某电厂300MW机组直接空冷系统为研究对象,在介绍直接空冷系统原理和运行调节措施的基础上,明确空冷系统的换热特性,分析背压的主要影响因素及各因素的具体作用情况。然后采用粒子群优化算法辨识了背压控制系统的目标模型。根据直接空冷系统非线性、时变、大迟延、大惯性等特性,选择模糊PID控制对背压控制系统进行模拟,并与传统的PID控制进行比较。结果表明,模糊PID控制对被控对象模型具有较好的适应能力,且具有较小的超调量和较快的调节时间。但为了进一步提高系统的抗干扰能力,提出模糊内模PID控制对系统进行优化,结果表明该方法无论动态性能还是静态性能都优于前两种,且具有更强的稳定性和抗干扰能力,可为直接空冷机组背压控制系统的控制策略的改进提供理论指导基础,具有一定的借鉴意义。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621
【图文】：

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第一章绪论第一章绪论选题背景和意义十三五”规划纲要中指出，我国正处于工业化、城市化快速发展的阶段，仍能保持较快增长，能源消费持续增加。由电力企业联合会预测，“十三社会用电量年增速保持在 5.5%左右，我国的电力需求会进一步扩大。在火熟阶段，其仍是我国的主要动力源。

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在直接空冷系统中，汽轮机排汽通过排气装置送至空冷凝汽器中，轴流风机将冷空气吸入散热器表面，使排汽冷凝为水，再由凝结水泵送回汽轮机回热系统。图2.1 直接空冷系统流程图直接空冷系统的组成包括从汽轮机排汽口到凝结水泵入口的所有设备、管道，从功能上讲主要包括以下几部分：排汽管道系统、空冷凝汽器、抽真空系统、凝结水系统、空气供应系统、清洗系统和控制系统。1.排汽管道系统直接空冷系统排汽管道系统包括汽轮机排汽管道、乏汽分配管以及水联箱的通流部分。汽轮机乏汽从汽轮机房水平地通过大直径排汽管道排出到室外，然后水平延伸到两侧、逐渐减小直径形成歧管，并与多个垂直布置的配汽管道连接，由空冷岛上的多根蒸汽分配管分配到各个凝汽器。各蒸汽分配管分别与多个冷却单元连接成一个冷却单元组（或称为一列）。2.空冷凝汽器空冷凝汽器是直接空冷系统的核心组成部分，由多个散热器管束组成。其作用就是在汽轮机排汽口建立并维持一定真空，同时管束外的冷却空气与管束内的蒸汽发生对流换热，把汽轮机排出的乏汽凝结为水送至锅炉给水。在布置上常采用 A 形

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